近日,位于美国马萨诸塞州哈德逊的材料创新公司Diamond Technologies Inc. (DTI) 宣布完成对位于美国伊利诺伊州莱克县格尼市的Akhan SemiconductorInc 的全部资产、知识产权及技术平台的收购。此次交易整合了Akhan过去十年在金刚石半导体领域积累的核心专利、商业秘密与专有工程技术,可能会成为金刚石材料从实验室走向系统工程化应用的关键转折,有望重塑全球先进材料竞争格局。
突破产业化瓶颈:Akhan的核心技术遗产
Akhan的核心价值在于其解决了金刚石半导体产业化的关键障碍——实现可用的P型与N型器件。创始人兼CEO Adam Khan开发的Miraj Diamond平台,通过在P型器件中掺杂磷、在N型器件中掺杂钡与锂,成功制造出性能相当的可调电子器件,奠定了金刚石互补金属氧化物半导体(CMOS)的工艺基础。
该平台另一重大突破是低温沉积技术(源自Argonne国家实验室独家授权)。该技术能在低至400℃的温度下,将纳米晶金刚石薄膜沉积到晶圆材料上。基于此,Akhan于2021年成功制造出全球首款300毫米金刚石CMOS晶圆。该成果利用热丝CVD法在通用衬底上制备出高均一性、低缺陷率的金刚石层,兼容标准光刻与金属化步骤,具备优异的热处理能力、功率响应及耐用性,且能适配现有晶圆产线。
首款300毫米CMOS金刚石晶圆,图源:Akha
DTI战略聚焦三大主线应用场景
DTI明确表示,此次收购的核心目标并非打造通用金刚石器件替代硅基芯片,而是将Miraj Diamond平台定位为“可集成、可批量制造、可嵌入现有生产线”的工程化技术组件。其商业化路径将聚焦三大高门槛应用领域:
1. 高端半导体热管理:开发耐热晶圆级衬底与扩散材料,利用金刚石极致导热性解决高性能逻辑芯片和功率器件内部的热流密度挑战,提升可靠性与寿命。
2. 半导体设备耐磨部件:为光刻设备、干法刻蚀系统等核心环节开发金刚石基耐磨部件,利用其超高硬度和化学惰性,显著提升关键设备的稳定性和使用寿命。
3. 尖端光学与国防应用:开发用于国防光电系统及新型微显示领域的透波导电复合金刚石涂层,确保极端环境下的传感与能量耦合性能。
DTI首席执行官Jerry McGuire指出:“领先的半导体公司和设备制造商正竞相突破传统材料的热学和物理极限。由DTI掌控的金刚石技术,为整个行业提供了一条可行且可扩展的前进道路。”公司已着手启动与半导体设备商、光刻系统供应商的联合适配试验,推动金刚石材料快速进入刻蚀腔体、电热接口等关键工序的商业测试。
产业逻辑转变:从“替代硅”到“系统增强”
此次收购深刻反映了金刚石材料产业的演进逻辑:竞争核心已从追求“材料生长技术突破”转向“高效适配系统约束”。DTI的战略本质是将金刚石薄膜定位为多系统接口中的“工程增强材料”——在主流材料(如AlN、SiC)性能接近极限的射频功率、极端耐久性等场景下,以模块化形式为光学窗口、芯片热界面或设备磨损区提供关键性能补丁,而非颠覆现有工艺链条。
全球竞赛升级,中国需加速系统协同
DTI整合Akhan之际,全球主要经济体正加速布局第四代半导体材料:
法国:DiamFab建成3英寸外延金刚石样品线,与Soitec合作验证射频器件散热集成。
日本:NIMS构建金刚石与Ga₂O₃异质结材料数据库。
美国:Raytheon与空军研究实验室测试微金刚石涂层的抗辐射能力。
相较之下,中国虽在金刚石低成本合成(HPHT)、热沉片应用及部分量子器件原型方面有基础,但在系统级应用验证、设备配套工艺开发及异质结构创新方面仍存短板。国内多地引入的金刚石项目及热管理平台,尚未与主流GaN器件商形成有效工艺协同。DTI“快速适配系统接口”的工程化路径,为中国相关企业提供了重要参考。
前瞻:金刚石技术的“无处不在”愿景
Akhan创始人Adam Khan,这位拥有深厚技术背景的“金刚石传教士”,在投身新创企业Diamond Quanta(专注金刚石量子应用)时预言:“十年后,金刚石将如同今天的硅一样无处不在。”随着DTI完成此次关键整合并加速商业化落地,金刚石半导体材料正跨越实验室门槛,在决定未来高性能计算、先进制造与国防科技的关键领域,开启其产业化征程的新篇章。
关于收购双方:
Diamond Technologies Inc. (DTI):总部位于美国马萨诸塞州哈德逊,致力于为半导体、航空航天、国防、光学及工业应用开发和商业化基于金刚石的解决方案。此次收购使其拥有该领域最先进的专利组合之一。
Akhan Semiconductor:2013年由Adam Khan创立于美国伊利诺伊州,专注于合成电子级金刚石材料及应用开发,其愿景是推动电子“金刚石时代”。